“脑电波”“读心术”的技术实践：脑机连接或成人类进化新节点

今天，聚焦化工小新为大家分享来自化工仪器网的《“读心术”的技术实践：脑机连接或成人类进化新节点》。

如果单独提起脑机连接这个概念可能会让大家觉得陌生，但是如果让大家联想《黑客帝国》这类让主角们进入虚拟世界的影视作品，一定会让大家对脑机连接产生一些具象的认识。与科幻电影中复杂的脑机连接装置不同，现实中的脑机接口比较朴素，是一块芯片加上连接电脑的装置。

近日，加州大学旧金山分校(Universityof California, San Francisco, UCSF)的一个研究团队的研究人员在《New England Journal of Medicine》上发表了一项研究成果。研究人员在研究成果中表示，通过他们研发的脑机连接设备，将一名十五年前因中风而失去语言能力的男子的脑电波转换成了一个完整的句子！

据悉，这是现代研究首次成功地从瘫痪不能说话的人的大脑活动中解码出完整的单词。

脑机连接是什么？

神经科学研究发现，在大脑功能保持正常的情况下，就算运动器官和神经系统因损伤或患病而失去功能，大脑发出的控制指令依然可以通过脑电信号从大脑中传递出来，但由于损伤，肢体并不会随之活动。也就是说，人在进行思维活动或者收到外部刺激时，脑电信号会出现变化，这些变化是有一定规律性的。这也就意味着，人在丧失语言能力时，依然能通过自身脑电波来与外界沟通，脑机连接设备就充当了人与外界沟通的桥梁，可以看做是一种实时的通信系统。

从概念上看，脑机连接是指能够链接大脑和外部的技术和设备，系统把接收到的脑电信号“翻译”成驱动外部设备的命令，设备能够代替人的肢体或语言器官，实现与外界的语言通信或控制使用者使用范围内的外部环境，最终达到人与计算机、人与人的交流通信目的。

从信息读取手段上来看，脑机连接可分为“侵入式”和“非侵入式”。侵入式脑机连接需要采取手术的手段，将读取装置植入脑中，与大脑或神经系统直接链接；非侵入式脑机连接则不同，它无需在人体上开启创口，而是采用一套外部装置收集使用者的脑电信号。

人类对脑机连接的探索

谈及人类对于“脑机连接”的探索，就不得不提到一位伟大的意大利物理学家——亚历山德罗·伏特，他曾经做过一项人体实验：将一组电池的两极引出再插入自己的耳道内，电路接通后，用“带着电火花的噼啪声”，“浓汤煮沸后的咕嘟声”形容自己所听到的声音。

伏特的这项实验为后来人工耳蜗技术的实现打下基础，按照上文提到的信息读取手段分类，人工耳蜗可以归类为“半入侵式脑机连接”，读取装置虽然不需要放置在颅内，但仍要将其以微创手术的形式放置在耳蜗中，在听觉收到电刺激后，听觉信息的传递能力得到强化，最终使患者恢复一定程度的听觉。人工耳蜗也是目前应用最为广泛的脑机连接技术。

近年来，人类对于脑机连接的探索逐渐深入。2017年，有“硅谷钢铁侠”之称的埃隆·马斯克参与创立神经连接公司。这是脑机连接技术的初创公司，神经连接公司将研发超高宽带的脑机连接系统，实现与人工智能共存作为目标，同时在运用此项技术积极探索治疗帕金森症、大脑或脊髓损伤等疾病的治疗方案，帮助瘫痪患者用脑部指令控制智能设备。

2019年，神经连接公司首次对外发布研究成果，他们研制出一款脑机连接系统，该系统可以向大脑中植入超细柔性电极来监测神经元活动；2020年8月，马斯克召开了一次发布会，展示了神经连接公司最新的脑机连接设备，在会上，他现场演示了一只被植入读取装置的小猪在运动时的脑部活动数据，并通过电脑显示出来；2021年2月，马斯克在一款音频社交软件上透露，他们公司对于脑机连接技术的开发有了新的进展，其研究团队成功地将脑机连接装置植入了一只猴子的大脑中，他还告诉听众：“我们用细小的电线在一只猴子的头骨里植入了无线装置，它可以用大脑玩电子游戏。”

开头所提到的加州大学旧金山分校的研究团队经过几年的埋头钻研，终于在2021年7月研发出了他们称为“语言精神义肢”的新一代脑机连接设备。这套设备可以接收大脑控制声道时产生的脑电波并加以分析，采集各个器官如嘴唇，舌头等发生时的肌肉动作并与脑电波逐个对应起来。

他们在志愿者身上进行实验，实验过程中，研究人员将电极植入到志愿者控制语言区域的大脑皮层区域，尝试着让他在脑子里想一些简单的词汇，如“谢谢”、“吃”等等。与此同时，连接的电脑会对志愿者的脑电波进行分析，当掌握的志愿者的脑电波数据累计到一定量的时候，电脑就会就接收到的脑电波形态翻译出志愿者所说的话。简单来说，这个过程可以理解成学语言学习的过程，先学字母，再学单词，在掌握了足够的语言信息后，“说”出完整的话。

一切工作准备就绪，当研究人员向志愿者问出“你今天过的怎么样”时，电脑屏幕立即做出反应，出现了“我很好”三个字，脑机连接设备充当了他们之间交流的媒介，“言语神经义肢”实验大获成功！

实验成功后，研究人员就实验结果写了论文，发表在了由麻省理工医学协会主办的权威医学期刊《新英格兰医学杂志》上，在医学界的同仁看来，“言语神经义肢”技术一旦成熟，将会帮助很多因中风和渐冻症等疾病而丧失语言能力的人。

脑机连接的未来和由此引发的一系列伦理讨论

除了用于医疗康复，脑机连接技术成熟后也能够在其他领域大显身手。神经连接公司自创立起就以“增强人脑功能”为研发目标，当脑机连接的功能越来越强大，人的感官会进一步延伸，届时，科幻电影中的心灵驾驶汽车、光速学会一项技能等情节将在现实生活中上演。

目前的研究中，脑机连接是单向式的，但是上文提到“光速学会一项技能”的展望，则是一个双向式过程，大脑端不再进行输出指令，而是从电脑端反向输入，将互联网上找的数据信息下载到大脑中，提高人类学习新知识的能力。

自关于脑机连接的研究官宣以来，关于它的伦理争议也成了讨论的话题：当改造后的人和没有改造的人同时出现在一个世界，改造人拥有了更多的工具和财富，世界阶级差距是否会被进一步拉大？人工智能发展一定程度，双向沟通时代到来，人工智能是否会拥有自主意识，人类又是否会被人工智能所控制？当如此高科技的技术被用于战争，那这个世界又会变成什么模样？

不过，当前社会对于脑机连接技术伦理问题的重视程度并不高，讨论的更多的还是克隆和基因改造之类的前沿技术。相信，当脑机连接广泛应用于日常生活的各个领域，有关脑机连接伦理问题的讨论将被正式提上日程。

好了，关于“脑电波”“读心术”的技术实践：脑机连接或成人类进化新节点就介绍到这。